Mapowanie obwodów mózgowych ujawnia potencjalne cele leczenia zaburzeń mózgu – Świat Fizyki

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders-physics-world-3.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders-physics-world-3.jpg" data-caption="Usprawnienia specyficzne dla choroby Głęboka stymulacja mózgu ujawniła wiązki włókien powiązane z poprawą objawów choroby Parkinsona (kolor zielony), dystonii (kolor żółty), zespołu Tourette'a (kolor niebieski) i zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych (czerwony). (Dzięki uprzejmości: Barbara Hollunder)”>

Obwody czołowe mózgu odgrywają istotną rolę w kontrolowaniu funkcji motorycznych, poznawczych i behawioralnych. Zakłócenie obwodów czołowo-podkorowych, które łączą korę czołową w przodomózgowiu ze zwojami podstawy mózgu położonymi głębiej, może skutkować szeregiem zaburzeń neurologicznych. Nie jest jednak jasne, które połączenia są powiązane z jakimi dysfunkcjami. Aby rzucić światło na ten problem i pomóc w zidentyfikowaniu potencjalnych celów leczenia, międzynarodowy zespół badawczy zastosował głęboką stymulację mózgu (DBS) do zmapowania obwodów powiązanych z czterema różnymi zaburzeniami mózgu.

DBS to inwazyjna terapia, w której chirurgicznie wszczepiane elektrody modulują sieci mózgowe poprzez elektryczną stymulację docelowych obszarów. Jeden z takich celów – jądro podwzgórza – jest szczególnie interesujący, ponieważ otrzymuje dane wejściowe z całej kory czołowej do zwojów podstawy. Rzeczywiście wykazano, że elektryczna stymulacja jądra podwzgórza łagodzi objawy kilku chorób mózgu.

Zespół badawczy – kierowany przez Andrzej Horn z Centrum Terapii Obwodów Mózgu w Harvard Medical School i Charité - Universitätsmedizin Berlini Ningfei Li z Charité – przebadali łącznie 534 elektrod DBS wszczepionych w celu leczenia czterech chorób mózgu: choroby Parkinsona (PD), dystonii, zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych (OCD) i zespołu Tourette'a (TS).

Pierwszy autor Barbary Holunder i wsp. najpierw zbadali dane od 197 pacjentów, którym w celu leczenia tych zaburzeń wszczepiono obustronnie elektrody DBS do jądra podwzgórza, w tym 70 z dystonią, 94 z PD, 19 z OCD i 14 z TS.

W przypadku każdego zaburzenia zmapowano efekty stymulacji na poziomie podwzgórza w całej kohorcie, aby zidentyfikować miejsca powiązane z najbardziej korzystną stymulacją. Te „słodkie punkty” DBS różniły się lokalizacją w jądrze podwzgórza w przypadku czterech zaburzeń.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Mapowanie obwodów mózgowych Wiązka włókien związana z poprawą objawów po DBS w OCD. Wzdłuż przewodu przedstawiono przykładowy zestaw dwustronnych elektrod wszczepianych w celu leczenia tego schorzenia u jednego pacjenta. (Dzięki uprzejmości: Barbara Hollunder)” title=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg”>

Następnie badacze zmapowali efekty stymulacji w obwodach czołowo-podkorowych, co umożliwiło im identyfikację, które obwody mózgowe przestały działać (i które można poddać leczeniu) w przypadku każdego zaburzenia. Do obwodów, które najbardziej skorzystały na stymulacji (tzw. „słodkich linii prądu”), zaliczały się projekcje z kory czuciowo-ruchowej w przypadku dystonii, pierwotnej kory ruchowej w przypadku ZT, dodatkowego obszaru motorycznego w przypadku choroby Parkinsona oraz brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej i przedniej kory obręczy w przypadku OCD.

„Udało nam się zastosować stymulację mózgu do precyzyjnego zidentyfikowania i ukierunkowania obwodów w celu optymalnego leczenia czterech różnych zaburzeń” – mówi Horn w oświadczeniu prasowym. „W uproszczeniu, gdy obwody mózgowe zaczynają działać nieprawidłowo, mogą działać jak hamulce dla określonych funkcji mózgu, które zwykle wykonują te obwody. Włączenie DBS może zwolnić hamulec i częściowo przywrócić funkcjonalność.”

Potencjał kliniczny

Te usprawnione modele specyficzne dla danej choroby mogą potencjalnie pomóc w kierowaniu przyszłymi terapiami klinicznymi. Aby potwierdzić tę zdolność, naukowcy przeprowadzili dalsze eksperymenty, korzystając z niezależnych danych. Zatwierdzili usprawnione modele PD i OCD (wybrane ze względu na dostępność pacjenta) w dwóch dodatkowych retrospektywnych grupach odpowiednio 32 i 35 pacjentów.

W przypadku tych dodatkowych pacjentów badacze wykorzystali poziom nakładania się objętości stymulacji i odpowiedniego modelu usprawnienia, aby oszacować wyniki kliniczne. W przypadku obu zaburzeń zaobserwowali dobrą zgodność między szacunkami a poprawą objawów.

Naukowcy przeprowadzili także trzy prospektywne eksperymenty, wykorzystując zidentyfikowane obwody, aby poprawić korzyści z leczenia. W przypadku dwóch pacjentów przeprogramowali implanty DBS, aby zmaksymalizować nakładanie się objętości stymulacji z odpowiednim modelem usprawnienia. Pierwszy pacjent, 67-letni mężczyzna z chorobą Parkinsona, odniósł korzyść w postaci zmniejszenia objawów o 60% w wyniku konwencjonalnego leczenia klinicznego DBS. Zoptymalizowana stymulacja oparta na zoptymalizowanych parametrach poprawiła korzyści z leczenia, zmniejszając objawy o 71%.

W drugim przypadku, 21-letnia kobieta z ciężkimi, opornymi na leczenie OCD, miesiąc po przeprogramowaniu DBS w oparciu o usprawnienia, doświadczyła 37% redukcji ogólnych objawów obsesyjno-kompulsywnych w porównaniu z 17% redukcją objawów w przypadku stymulacji klinicznej parametry.

Na koniec zespół wszczepił parę elektrod podwzgórzowych, aby leczyć 32-letniego mężczyznę, który od 18. roku życia cierpiał na oporną na leczenie OCD. Cztery tygodnie po operacji, po uzyskaniu informacji o DBS za pomocą modeli Streamline, zgłosił 77 % redukcji ogólnych objawów obsesyjno-kompulsyjnych, przy czym poprawa jest widoczna w ciągu jednego dnia od włączenia DBS.

Naukowcy sugerują, że pomyślna walidacja docelowych usprawnień w zakresie OCD i PD może dostarczyć wstępnych dowodów do zastosowań klinicznych w kontekście prospektywnych badań walidacyjnych. Zauważają, że – jeśli zostanie to dalej potwierdzone – zidentyfikowane obwody mogą stanowić cele terapeutyczne, które można również wykorzystać do celowania stereotaktycznego w neurochirurgii i potencjalnie nieinwazyjnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej.

Li mówi Świat Fizyki że w przyszłości badacze „planują udoskonalić model, skupiając się bardziej na drobnoziarnistych, dysfunkcyjnych obwodach mózgowych i potwierdzić nasze ustalenia w prospektywnych badaniach klinicznych”.

Naukowcy opisują swoje odkrycia w Nature Neuroscience.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/